三向地震波的合理选取和人工定义

地震波的定义地震波的定义地震是地壳的一切颤动，是一种自然现象。

其主要能源来自地球的内部，是由地球内部自然力冲击引起的。

地壳或地幔中发生振动的地方称为震源。

震源在地面上的垂直投影称为震中。

震中到震源的距离称为震源深度。

地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。

地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

发生原理英文seismic wave.由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。

地球内地震波部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。

地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。

由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。

概念介绍地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。

地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

传播方式地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波[1]。

纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。

横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。

面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。

其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

纵波和横波现象介绍我们最熟悉的波动是观察到的水波。

当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱，以石头入水处为中心有波纹向外扩展。

这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。

然而水并没有朝着水波传播的方向流；如果水面浮着一个软木塞，它将上下跳动，但并不会从原来位置移走。

这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去，从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。

1.1设计加速度过程线依据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，50年超越概率为10%时，工程区地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为7度。

场地土属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。

根据（DL5073-2000）《水工建筑物抗震设计规范》的规定，本工程壅水建筑物抗震设防类别为乙类，设计烈度按7度取。

参考工程地质报告，本课题选取美国Taft地震波、人工地震波与实测地震波共三条地震波进行分析。

Taft地震波，1952年7月21日发生于美国的加利弗里亚州地震（California Earthquake，震级7.4级），是位于加州Kern County林肯学校的No.1095地震台测得的地震记录，该记录地距震中约43.5 km。

地震仪设于学校附近一隧洞混凝土地板上，测得完整的三向地震波，记录长达54 s，最大地震加速度175.9 cm/s2，最大速度17.7 cm/s，最大位移9.15 cm。

Taft 地震波由于记录完整、数据可靠，在国际地震工程界被广泛引用。

本报告中将其峰值加速度调整至0.15 g得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。

横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。

计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震波时程如图1.1-1至图1.1-3所示。

人工地震波，是根据《水工建筑物抗震设计规范》选取规范标准反应谱为目标谱生成。

人工波生成时，迭代误差取为5%，其中特征周期Tg按照基岩场地取0.3 s，反应谱最大值的代表值βmax取为2，设计加速度代表值为0.15 g。

由此得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。

第三章地震资料采集方法与技术一．野外工作概述1.陆地石工基本情况介绍试验工作内容：①干扰波调查，了解工区内干扰波类型与特性。

②地震地质条件调查，了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何（是否存在地震标志层）、速度剖面特点等。

③选择激发地震波的最佳条件，如激发岩性、激发药量、激发方式等。

④选择接收和记录地震波的最佳条件，包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。

生产工作过程：地震队的组成（1）地震测量：把设计中的测线布置到工作地区，在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置（2）地震波的激发陆上地震勘探的震源类型：炸药震源和可控震源。

激发方式：炸药震源的井中激发、土坑等。

激发井深：潜水面以下1-3m，（6-7m）。

（3）地震波的接收实现方式：检波器、排列和地震仪器2.调查干扰波的方法（1）小排列（最常用）3-5m道距、连续观测目的：连续记录、追踪各种规则干扰波，分析研究干扰波的类型和分布规律。

从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数（2）直角排列适用于不知道干扰波传播方向的情况Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向（3）三分量检波器观测法（4）环境噪声调查信噪比：有效波的振幅/干扰波的振幅（规则）信号的能量/噪声的能量3.各种干扰波的类型和特点（1）规则干扰指具有一定主频和一定视速度的干扰波，如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。

面波（地滚波）：在地震勘探中也称为地滚波，存在于地表附近，振幅随深度增加呈指数衰减。

其主要特点：①低频：几Hz～20Hz；②频散(Dispersion)：速度随频率而变化；③低速：100m/s ～1000m/s，通常为200m/s～500m/s；④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。

面波时距曲线是直线，记录呈现“扫帚状”，面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。

（能量较强）声波：速度为340m/s左右，比较稳定，频率较高，延续时间较短，呈窄带出现。

三分量地震采集方1三分量地震采集方法一、概述1、开展多波多分量勘探的目的和意义多波多分量勘探又称为矢量勘探，是指综合利用纵横波震源和多分量检波器对各种波场进行观测，以揭示更多的地下构造、岩性和油气信息的勘探技术。

三分量地震勘探一般指利用纵波激发，采用三分量检波器记录一个纵向分量和两个横向分量的技术方法。

随着油气勘探的逐步深入，大庆探区的油气勘探与开发中需要解决的地质问题越来越复杂，如对松辽盆地复杂构造和复杂岩性气藏、中浅层薄互层岩性油藏、深层火山岩气藏、海拉尔古潜山裂缝性油藏等复杂目标的勘探等，这些地区常规地震数据的成像质量、分辨率，探测地下岩性、流体和各向异性的能力已无法满足复杂地质目标勘探的要求。

解决这些复杂问题，仅仅依靠纵波已经难以解决，必须采用综合物探技术方法。

国内外大量实例表明，多波多分量地震勘探能有效推动复杂地质问题的解决。

同样，在油气田开发过程中增加转换波信息也可以更好地描述油气藏、刻画油气藏动态。

在兴城地区开展三分量地震勘探试验是针对松辽盆地北部中浅层砂泥薄互层及深层火山岩等复杂勘探目标的特点，在充分吸收、消化国内外已有技术的基础上，通过现场试验，一是探讨利用数字检波器采集的三分量地震资料进一步提高葡萄花油层、扶杨油层分辨率的潜力，二是探索利用数字检波器采集的三分量地震资料识别营城组、登楼库组及泉头组储层和储层含气性有效预测的潜力，形成一套有效和实用的多分量地震资料采集、处理、解释等方法和相应的技术流程，提高储层岩性识别以及含油气储层预测的精度，同时，为大庆探区其它地区油气勘探开发进行技术准备。

2、国内外研究现状目前，三分量地震勘探技术在国际上发展迅猛，正成为海上油气田勘探开发阶段必不可少的技术手段，取得了可观的经济效益。

在进行海上多分量地震勘探研究的同时，国外也在开展陆上转换波勘探的研究工作,在理论和实际应用方面对多分量地震勘探技术进行了深入研究，并做了许多工作。

在三分量检波器研制方面，已由动圈式三分量检波器发展到数字检波器。

保证目的层最大炮检距道经动校后不被切除。

同时还要考虑消除多次波、AVO 必须的炮检距以及电缆最大长度等。

根据纵波、转换波联合观测系统设计理论模型可知，最大炮检距的确定应以转换波为主。

⑶采样间隔与道间距在已知地下速度模型的情况下，可以利用射线追踪的方法来计算道间距。

对于时间采样间隔的选择，应满足时间采样定理：max 21f t ≤∆ (6)其中∆t 表示时间采样间隔，f max 表示信号最大频率。

同理，对于道间距的选择，应满足空间采样定律：2minλ≤∆x (7)其中∆x 表示道间距，λmin 表示信号最小波长。

而λmin 与视波速和最大频率之间具有如下关系：max *min f v =λ (8)上述视速度要采用转换波的视速度；假设目的层的深度为H ，目的层以上介质的纵波等效速度分别为pv ，炮检距为x ，纵波零炮检距时间为0t ，则纵波视速度为：xx H v xv x t v dtdx v p ppp2222202*4+=+== (9)纵波和横波等效速度分别为p v 和s v ，炮检距为x ，纵波单程垂直旅行时为图2 PP 波反射系数（左）和PS 波反射系数（右）与炮检距关系图p t 0，横波单程垂直旅行时为s t 0，转换点到炮点和检波点的距离分别为p x 和s x ，则转换波时距曲线可以表示为：根据转换点的渐进线公式计算视速度为：xx c H v c x c H v c x c H x c H v v v p p s s s p s p s p ps )(22222222222222*+++++=(10)其中p s p p v v v c +=，ps ss v v v c +=其中为ΔS 炮间距，ΔX 为道间距。

⑷ 覆盖次数 在转换波勘探中，由于转换反射点靠近接收点，当炮点移动而检波点不动时，转换点间距小于半个道距，覆盖次数聚焦于大炮检距，即转换反射点靠近检波点。

当炮点不动而检波点移动时，转换点间距大于半个道距，覆盖次数发散于大炮检距。

地震动曲线的选取全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：地震动曲线是指地震过程中的地震动力学参数随时间变化的曲线图。

地震动曲线的选取是地震工程中非常重要的一环，正确选取地震动曲线可以保证结构设计的准确性和安全性。

本文将介绍地震动曲线的选取方法及其重要性。

一、地震动曲线的选取方法1.根据工程设计要求：根据工程结构的设计要求，选择合适的地震动曲线。

常见的地震动曲线包括速度时间历程、加速度时间历程等，根据具体结构的设计要求来选取合适的地震动曲线。

2.根据地震波特性：地震波的特性也是选择地震动曲线的重要因素。

地震波的震级、地震波形、频谱特性等都会影响到地震动曲线的选择。

根据地震波的特性来选取合适的地震动曲线可以更好地反映地震对结构的影响。

3.根据地震烈度：地震烈度是描述地震破坏性大小的一个重要参数，根据地震烈度的不同，地震动曲线也会有所不同。

在选取地震动曲线时，要根据地震烈度的具体数值来选择合适的地震动曲线。

4.根据地震场地分类：地震场地的分类也是选择地震动曲线的重要依据。

不同地质条件下地震波会有很大差异，根据具体地震场地分类来选择相应的地震动曲线可以更好地反映实际情况。

1.保证结构的安全性：正确选取地震动曲线可以保证结构在地震波作用下的稳定性和安全性。

选取合适的地震动曲线可以更好地评估结构的地震风险，有助于制定合理的抗震设计方案。

2.指导抗震设计：选取合适的地震动曲线可以为结构的抗震设计提供重要参考依据。

地震动曲线可以反映地震波对结构的影响，根据地震动曲线的特性可以更好地调整结构设计参数，提高结构的抗震性能。

3.提高地震评估的准确性：地震动曲线选取的准确性直接影响到地震评估结果的准确性。

正确选取地震动曲线可以更好地反映地震作用下结构的响应情况，为地震风险评估提供更为精准的数据支持。

4.符合规范要求：在抗震设计过程中，地震动曲线的选取也要符合相应的规范要求。

不同的设计规范对地震动曲线的选取有具体规定，要按照规范要求选择合适的地震动曲线进行抗震设计。

第一章概述（原理及方法）第二章三维地震勘探数据采集第三章三维地震勘探数据处理第四章三维地震勘探资料解释物探知识回顾1、应用地球物理、勘察地球物理、地球物理勘探简称物探2、地球物理学：研究地球内外，包含地核、地幔、地壳以及水圈、大气圈及其空间的物理场和物理现象，如地磁、重力、地震、放射性、地电、地球热学、气象等。

广义地球物理学：大气圈地球物理学、水圈地球物理学、固体地球物理学又称狭义地球物理学3、物探含义：用物理方法来勘探地壳上层岩石的构造与寻找有用矿产的一门学科。

它是根据地下岩层在物理性质上（密度、磁性、电性、弹性、放射性等）的差异，通过物理学原理，借用一定的装置和专门的物探仪器测量因岩石物理性质的差异引起的物理场（如电场、重力场、磁场）变化规律及分布状况，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关地质资料推断出地下一定深度范围内地质体的分布规律，为地质勘探、工程勘察、环境调查及地下资源分布规律的研究提供依据。

地球物理勘探是物理学、数学、现代计算机科学和地学结合的边缘科学和最有活力的生长点。

它不同于传统的找矿方式，即通过古生物、岩石矿物性质等确定矿藏。

4、几种重要物探方法重力勘探重力勘探是以地壳中岩矿石等介质密度差异为基础，通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产、解决工程环境问题的一种物探方法。

它主要用于探查含油气远景区的地质构造、研究深部构造和区域地质构造，与其他物探方法配合，也可以寻找金属矿，近年来重力勘探在城市工程、环境方面也有应用。

磁法勘探磁法勘探是以地壳中岩矿石等介质磁性差异为基础，通过观测与研究天然磁场及人工磁场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产的一种物探方法。

它主要用于各种比例尺的地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、勘查含油气构造、预测成矿远景区以及寻找含磁性矿物的各种金属非金属矿床，近年来磁法勘探在城市工程、环境方面主要用于开发区、核电站、大坝选址，寻找沉船、炸弹等金属遗弃物与地下管道，考古等方面。

上海地区抗震设计输入地震时程说明（共8页）同济大学房结构工程与防灾研究所二〇一二年六月目录1 天然地震时程选取原则 (3)2 峰值调整 (3)3 频谱特性 (3)4 地震动持时 (3)5 人造地震动生成的方法 (3)6 目标反应谱的确定 (4)7 所选地震时程的基本信息 (4)8 地震时程反应谱与规范反应谱对比 (5)上海地区抗震设计输入地震时程说明1 天然地震时程选取原则天然地震动具有很强的随机性，随着输入地震波的不同结构的地震响应也会有很大的差异，故要保证时程分析结果的合理性，在选择地震波时必须遵循一定的原则。

一般而言，选择输入地震波时应以地震波的三要素（峰值、频谱特性、地震动持时）为主要考虑因素。

2 峰值调整地震波的峰值一定程度上反应了地震波的强度，因此要求输入结构的地震波峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当（峰值相当并非峰值相等，而是在峰值相近的情况下所选用地震波的反应谱与规范反应谱基本相符）。

3 频谱特性频谱是地面运动的频率成分及各频率的影响程度。

它与地震传播距离、区域、介质及结构所在的场地土性质有密切关系。

一般来说，在震中附近或岩石等坚硬场地土中，地震波中的短周期成分较多，在震中距较远或软弱场地土中，地震波的长期成分较多。

输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致，且在一定的周期段内与规范反应谱尽量接近。

对于天然地震记录而言，3个方向地震波同时都与规范反应谱很接近的条件是很难满足的，但应保证至少一个水平向地震波反应谱与规范反应谱基本吻合。

4 地震动持时地震持时也是结构破坏和倒塌的重要因素，工程实践中确定地震动持续时间的原则是：1）地震记录最强烈部分应包含在所选持续时间内，2）若对结构进行弹塑性地震反应分析（考虑累计损伤效应），持续时间可取长些。

另外，在截取地震波时尚需注意尽量在速度/位移零点处截断以尽量避免加速度积分时速度或位移的``漂移''现象。

弹性动力时程分析地震波选取方法探讨摘要：本文根据珠海市某超限高层弹性动力时程分析结果，探讨了选波方法。

研究表明，采用小样本容量的地震波输入时，天然波输入数量的增加可以降低地震波的总体离散性，按规范推荐的比例输入三向地震波加速度是合理的。

关键词：结构设计；弹性动力时程分析；地震波Abstract: in this paper, according to the Zhuhai city high-rise overrun elastic dynamic time-history analysis results, discusses the selection of wave method. Studies show that, using the small sample size of earthquake input, natural wave input quantity increase can reduce the overall dispersion of seismic wave, according to the standard recommended proportional input three to seismic wave acceleration is reasonable.Key words: structural design; elastic time-history dynamic analysis; seismic wave近年来，随着我国社会经济的发展，各类高层建筑在全国各地日益增多。

它们新颖别致、多样化、复杂化和独特个性等特点给城市带来崭新面貌的同时也给高层建筑结构设计者带来了严峻的挑战。

《建筑抗震设计规范》[1]第5.1.2条和《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]第4.3.4条规定了高层建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充验算的范围。

本文对珠海市某超限高层建筑进行弹性动力时程分析，探讨地震波的选取方法。